¿Cómo calcular la fuerza de falsificación en la falsificación de troqueles cerrados?

La falsificación de troqueles cerrados es un proceso de fabricación crucial que se ha utilizado ampliamente en diversas industrias debido a su capacidad para producir piezas metálicas de alta calidad y forma compleja. Como un proveedor de forjado de troqueles cerrado, comprender cómo calcular la fuerza de forjado es esencial para garantizar la eficiencia y la calidad del proceso de forja. En este blog, profundizaremos en los métodos y factores involucrados en el cálculo de la fuerza de falsificación en la falsificación cerrada de troqueles.

Importancia de calcular la fuerza de forja

Antes de saltar a los métodos de cálculo, es importante entender por qué calcular la fuerza de forja es tan significativo. La fuerza de falsificación afecta directamente la selección de equipos de forja. Si se subestima la fuerza calculada, es posible que el equipo no pueda dar forma completamente a la pieza de trabajo, lo que resulta en un llenado incompleto de la cavidad del troquel, lo que conduce a piezas defectuosas. Por otro lado, sobreestimar la fuerza de falsificación puede conducir al uso de equipos de falsificación demasiado grandes y costosos, aumentando los costos de producción. Además, el cálculo adecuado de la fuerza de forja ayuda a optimizar el proceso de forja, mejorando la calidad y las propiedades mecánicas de las piezas forjadas.

Factores que afectan la fuerza de forja

Varios factores influyen en la fuerza de falsificación en la falsificación cerrada.

• Propiedades del material: Diferentes metales tienen diferentes tensiones de flujo. Por ejemplo, el aluminio tiene un estrés de flujo relativamente bajo en comparación con el acero. La tensión de flujo de un material se ve afectada por factores como la temperatura, la velocidad de deformación y el tamaño inicial del grano del material. A temperaturas elevadas, el estrés de flujo de la mayoría de los metales disminuye, lo que hace que sean más fáciles de deformarse.
• Geometría: La forma y el tamaño de la cavidad del troquel juegan un papel crucial. Los troqueles complejos en forma de cavidades profundas o esquinas afiladas requieren fuerzas de forja más altas porque el metal tiene que fluir hacia estas áreas difíciles de alcanzar. La relación del área cruzada de la pieza de trabajo al área cruzada de la cavidad del troquel también afecta la fuerza de falsificación. Una mayor reducción en el área cruzada durante la falsificación generalmente requiere una fuerza más alta.
• Fricción: La fricción entre la pieza de trabajo y la superficie del troquel es otro factor importante. La alta fricción puede impedir el flujo del metal, aumentando la fuerza de forja. Los lubricantes a menudo se usan para reducir la fricción, lo que a su vez reduce la fuerza de falsificación requerida y mejora el acabado superficial de la parte forjada.

Métodos de cálculo

Fórmulas empíricas

Una de las formas más simples de estimar la fuerza de forja es mediante el uso de fórmulas empíricas. Estas fórmulas se basan en datos experimentales y experiencia práctica. Una fórmula empírica comúnmente utilizada para la fugación de troqueles cerrado es:

[F = K \ Times a \ Times \ Sigma_ {f}]

donde (f) es la fuerza de forja, (a) es el área proyectada de la parte falsificada en el plano horizontal, (\ sigma_ {f}) es el estrés de flujo del material, y (k) es un coeficiente que tiene en cuenta factores como la geometría de la matriz, la fricción y la complejidad del proceso de falsificación. El valor de (k) típicamente varía de 1.5 a 3. Para las paradas de forma simple con una buena lubricación, (k) puede estar más cerca de 1.5, mientras que para las paradas complejas con alta fricción, (k) puede acercarse a 3.

La tensión de flujo (\ Sigma_ {F}) se puede determinar a partir de tablas de propiedades de material o mediante el uso de ecuaciones constitutivas que relacionan el estrés de flujo con la temperatura, la tensión y la velocidad de deformación. Por ejemplo, la ecuación constitutiva Johnson - Cook se usa ampliamente para describir el estrés de flujo de los metales en diferentes condiciones:

[\ Sigma_ {f} = \ left (a + b \ epsilon^{n} \ right) \ izquierdo (1 + c \ ln \ dot {\ epsilon}^{*} \ right) \ izquierdo (1 - t^{*m} \ right)]]

donde (a), (b), (c), (n) y (m) son constantes específicas de material, (\ epsilon) es la tensión plástica, (\ dot {\ epsilon}^{}) es la velocidad de deformación adimensional, y (t^{}) es la temperatura adimensional.

Método superior - unido

El método superior de límite es un enfoque más teórico para calcular la fuerza de forja. Este método se basa en el principio del trabajo virtual. Asume un campo de velocidad cinemáticamente admisible para el flujo de metal durante la falsificación y luego calcula el trabajo externo requerido para deformar el metal. La solución de unión superior proporciona un límite superior de la fuerza de forja.

Los pasos básicos del método de límite superior son los siguientes:

1. Asumir un campo de velocidad: Se supone un campo de velocidad razonable que satisface las condiciones de contorno del proceso de falsificación. Por ejemplo, en el caso de la forja axisimétrica, se puede suponer un campo de velocidad de flujo radial.
2. Calcule la disipación de energía interna: La disipación de energía interna debido a la deformación plástica del metal se calcula en función del campo de velocidad asumido y la tensión de flujo del material.
3. Calcule la disipación de energía friccional: Se calcula la energía disipada debido a la fricción entre la pieza de trabajo y la superficie del troquel.
4. Aplicar el principio del trabajo virtual: La fuerza de forjado se determina luego equiparando el trabajo externo total a la suma de la disipación de energía interna y la disipación de energía friccional.

El método superior de límite es más complejo que el enfoque de fórmula empírica, pero puede proporcionar resultados más precisos, especialmente para las paradas de forma compleja.

Análisis de elementos finitos (FEA)

El análisis de elementos finitos es un poderoso método numérico para calcular la fuerza de forja. El software FEA puede simular todo el proceso de forja, teniendo en cuenta las propiedades del material, la geometría de la matriz, la fricción y los efectos térmicos.

El proceso de uso de FEA para el cálculo de la fuerza de forja generalmente implica los siguientes pasos:

1. Modelado: Un modelo 3D de la pieza de trabajo y el dado se crea utilizando el software CAD y luego se importa al software FEA.
2. Definición de material: Las propiedades del material de la pieza de trabajo, como la relación de tensión de flujo - tensión, se definen en el software FEA.
3. Condiciones de contorno: Se especifican las condiciones límite, incluido el movimiento del dado, la fricción entre la pieza de trabajo y el dado, y la temperatura inicial de la pieza de trabajo.
4. Generación de malla: La pieza de trabajo y el dado se dividen en pequeños elementos finitos. Una malla más fina generalmente proporciona resultados más precisos, pero requiere más tiempo computacional.
5. Simulación y análisis: El software FEA luego resuelve las ecuaciones que rigen la deformación del metal y calculan la fuerza de falsificación en función de la carrera de forja.

FEA puede proporcionar información detallada sobre el flujo de metal, la distribución del estrés y la distribución de temperatura durante el proceso de forja, lo cual es muy útil para optimizar el proceso de forja y mejorar la calidad de las piezas forjadas.

Real - Aplicación mundial en nuestro negocio

Como proveedor de forjado de troquel cerrado, a menudo nos encontramos con varios tipos de perdidas, comoForjado de matriz cerradayEquipo forjado. Para cada proyecto, primero analizamos el diseño de la pieza y determinamos el método más apropiado para calcular la fuerza de falsificación.

Para las simples paratas de forma, generalmente comenzamos con el método de fórmula empírica para obtener una estimación rápida de la fuerza de forja. Esto nos ayuda en la selección inicial de equipos de forja. Si la pieza tiene una forma más compleja o si necesitamos resultados más precisos, podemos usar el método o FEA de unión superior.

En el caso deForjado de impresión Die, donde el dado tiene una impresión específica para dar forma a la pieza, prestamos especial atención a la geometría y la fricción del dado. Utilizamos lubricantes para reducir la fricción y optimizar el diseño de la matriz para garantizar que el metal pueda fluir suavemente en la impresión. Al calcular con precisión la fuerza de forja, podemos asegurarnos de que el proceso de forjado se realice de manera eficiente y que los productos finales cumplan con los estándares de alta calidad requeridos por nuestros clientes.

Conclusión

Calcular la fuerza de falsificación en la falsificación de matriz cerrada es una tarea compleja pero esencial. Al considerar factores como las propiedades del material, la geometría y la fricción, y utilizando métodos de cálculo apropiados como fórmulas empíricas, el método de unión superior o el análisis de elementos finitos, podemos estimar con precisión la fuerza de forja. Esto nos ayuda como un proveedor de forjado de troquel cerrado para seleccionar el equipo de forjado correcto, optimizar el proceso de forja y producir piezas forjadas de alta calidad.

Si necesita parlantes de alta calidad cerrada y desea discutir sus requisitos específicos, le damos la bienvenida para que se comunique con nosotros para adquisiciones y una mayor negociación. Estamos comprometidos a brindarle las mejores soluciones y productos en el campo de la falsificación de troqueles cerrados.

Referencias

• Dieter, GE (1988). Metalurgia mecánica. McGraw - Hill.
• Kalpakjian, S. y Schmid, SR (2008). Ingeniería y tecnología de fabricación. Pearson Prentice Hall.
• Kobayashi, S., OH, SI y Altan, T. (1989). Formación de metal y el método de elemento finito. Oxford University Press.